【摘要】：隨著我國公路基礎建設的發(fā)展,高等級公路工程正由東部向中西部方向延伸,山區(qū)高等級公路建設越來越普遍,深挖路基和隧道施工產(chǎn)生大量的棄石;另外,如陜西潼關地區(qū)等一些多礦山區(qū),常年礦山開采積累的棄石也大量堆積,亟待合理利用。這些棄石侵占農(nóng)田、阻塞山川、破壞環(huán)境。而填石路基鋪筑可將其變廢為寶,從而改善當?shù)丨h(huán)境、節(jié)約資源,具有社會和經(jīng)濟雙層效益。但目前在填石路基密實過程、密實狀況及機理等方面研究不成熟,制約其推廣和發(fā)展。究其原因,一方面是基于連續(xù)、均質(zhì)體理論的有限元法無法模擬碎石填料壓實中“散”“動”特性;另一方面是試驗法數(shù)據(jù)采集工作量大且變異性也大、處理手段有限。鑒于此,本文選用離散元素法,對填石路基壓實過程進行模擬分析,為填石路基碾壓技術的研究提供分析手段和建議,其工作內(nèi)容如下。首先介紹了填石路基組成及分類方法,對比分析了填石路基與土質(zhì)、土石路基的不同,明確了填石路基的特點。歸納了現(xiàn)有壓實設備的壓實原理與方法,對影響填石路基壓實的因素進行了分析;同時闡述了離散元的計算原理與方法,對仿真本構(gòu)模型進行了分析,并從理論上證明離散元法模擬填石路基壓實的可行性。其次,采用多球面坐標位移偏移法,建立球形、棱錐狀、扁平狀三種剛性顆粒模型,使用文件批處理,對接觸參數(shù)進行虛擬標定。在此基礎上,模擬路基壓實過程,分析了壓實過程中應力場、速度場、孔隙率的變化及顆粒形狀對壓實特性的影響;結(jié)合現(xiàn)場試坑孔隙率,驗證離散元模擬法的有效性。再次,考慮巖石填料顆粒在壓實施工中可能破碎的情況,通過EDEM應用程序編程接口編寫顆粒替代程序,并通過壓鑄成型法生成由小顆粒粘結(jié)成的不同形狀的可破碎碎石顆粒,為后續(xù)含有可破碎碎石顆粒的填石路基壓實過程仿真提供模型支持。最后,基于Hertz-Mindlin with Bonding本構(gòu)模型,生成占比為20%的可破碎顆粒進行填石路基壓實過程仿真,對影響路基壓實的振動頻率、激振力、顆粒破碎等因素進行分析;與全是剛性顆粒的壓實仿真結(jié)果相對比,含部分可破碎大粒徑顆粒的模擬壓實過程更貼近實際;對比施工現(xiàn)場實測孔隙率數(shù)據(jù),仿真結(jié)果與現(xiàn)場實測均值僅差0.89%,且變化趨勢相同,證明本文采用的離散元法模擬填石路基壓實過程的結(jié)果準確可靠。
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長安大學碩士學位論文，同時對數(shù)據(jù)的處理手段有限，其成果僅服務于特定工程，路基壓實度情況，顆粒材料的密實方面研究也很少。因此，實機理研究、密實度等方面存在很多不足，缺乏合理手段次認識壓實作用下填石路基顆粒材料的密實機制，反映路的壓實密實機理，有必要從顆粒細觀角度進行研究如 1.1 圖

圖 1.1 顆粒細觀示意圖入 21 世紀，隨著計算機顯卡能力提升、CPU 運算、控制核心的增多，，計幅提升，同時迫于工程技術的需要，一批對巖石，土體進行仿真的軟件應運土質(zhì)路基壓實仿真中，細粒土壓實運動變形小，顆粒運動所具備的隨意性粒間差異性較弱，土體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性強，且密實度高，如圖 1.2 所示。定意義上認為土質(zhì)路基為連續(xù)、均質(zhì)體，可將土體離散為相互關聯(lián)的若取平衡方程，獲取節(jié)點信息，反映路基內(nèi)部壓實情況，可以采用非線性有擬。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U416.1

【參考文獻】

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1 李曉柱;劉洋;吳順川;;堆石壩現(xiàn)場碾壓試驗與離散元數(shù)值分析[J];巖石力學與工程學報;2013年S2期

2 蔣應軍;任皎龍;徐寅善;李

本文編號：2699625